⚛️脳の量子効果 量子脳理論の動向とスーパーラディアンス

この論文によると、微小管の量子効果は、紫外線を吸収して再分配する効率の高さから、量子コンピューティングへの応用が期待できるという。研究者たちは、もしこれらの量子効果が失敗した場合、脳の変性疾患に関与するかもしれないと推測しているが、記事ではこの関連性について懐疑的な見方を示している。全体として、今回の発見は、予想外に強固な量子増強効果の興味深い例であると述べられている。

トリプトファン（Trp）-強い蛍光応答を示す芳香族アミノ酸-のネットワークは、膜貫通タンパク質、細胞骨格フィラメント、神経細胞下要素、光受容体複合体、ビリオンのカプシド、その他の細胞構造において多様な構造を形成しており、生体系において偏在している。我々は、生物学的に関連するいくつかのTrpメガネットワークの紫外線（UV）励起によって引き起こされる協同効果を解析し、細胞内シグナル伝達と制御の新たなメカニズムについての知見を得る。単励起多様体における我々の理論的解析では、微小管構造における最大105個のTrp紫外線励起遷移双極子の組織的配列間の集団的相互作用による強い超放射状態の形成が予測され、これは蛍光量子収率(QY)の増強につながり、実験により確認された。我々は、階層的に組織化されたチューブリン構造の蛍光QYにおいて、このスーパーラジアントな挙動が観察された結果を示す。このように、われわれの研究は、Trp格子において最も明るい状態（数百フェムト秒）と最も暗い状態（数十秒）が共存しうる何桁もの桁を示すものである。

宇宙物理学において、スーパーラディアンスの潜在的な例はゼルドヴィッチ放射である。 この効果を1971年に最初に説明したのはヤコフ・ゼルドヴィッチであり、モスクワ大学のイーゴリ・ノヴィコフがさらに理論を発展させた。ヤーコフ・ボリソヴィッチ・ゼルドヴィッチは、量子電気力学（QED）のもとで、回転する金属球の赤道付近の領域が接線方向に電磁波を放射すると予想される場合を取り上げ、カー・ブラックホールのような回転する重力の質量の場合にも同様の結合効果が生じ、同様の方法で放射するはずであることを示唆した。
これに続いて、スティーブン・ホーキング博士らが、ブラックホールの近くで加速された観測者（例えば、ロープの先で地平線に向かって注意深く降ろされた観測者）には、「本物の」放射が存在する領域が見えるはずであり、一方、遠くの観測者にとっては、この放射は「バーチャル」なものである、と主張した。事象の地平線の近くで加速している観測者が、近くの粒子を捕捉し、それを遠くの観測者に投げかけて捕捉し、研究する場合、遠くの観測者にとっては、粒子の出現は、粒子の物理的な加速が、粒子を仮想の粒子から「現実の」粒子に変えたと言うことで説明できる（ホーキング放射を参照）。
同様の議論は、加速されたフレームにいる観測者の場合にも当てはまる（アンルー放射）。チェレンコフ放射は、粒子状媒質中を公称光速以上の速さで進む荷電粒子によって放射される電磁放射であり、「慣性運動超輻射」とも表現される。
天体物理学的環境におけるスーパーラジアンスのその他の例としては、メーザーが存在する領域における放射線フレアの研究や、高速電波バーストの研究がある。これらの環境におけるスーパーラジアンスの証拠は、非常に多数の分子を含む、絡み合った量子力学的状態からの強烈な放射の存在を示唆している。